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JP3628348B2 - Power circuit - Google Patents
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JP3628348B2 JP08477694A JP8477694A JP3628348B2 JP 3628348 B2 JP3628348 B2 JP 3628348B2 JP 08477694 A JP08477694 A JP 08477694A JP 8477694 A JP8477694 A JP 8477694A JP 3628348 B2 JP3628348 B2 JP 3628348B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は複数の電力回路からなる電力回路に関し、特に複数のDC/DC変換回路から構成されるDC/DCコンバータに係わる。
【0002】
【従来の技術】
複数の回路を並列に接続し、それら各回路動作を適当に制御することにより、高速化や大容量化などの効果を得ようとする試みはよく行われている。例えば、複数のDC/DC変換回路を並列に接続し、それら各DC/DC変換回路の出力を平均化して大容量の直流電圧を取り出す回路が知られている。
【0003】
DC/DCコンバータは、変換時のロスが少なく高い変換効率であることが望まれるが、高効率を実現する形態のひとつとしては、共振型のDC/DCコンバータが知られている。以下に、大容量で高効率のDC/DCコンバータとして、並列接続された共振型DC/DCコンバータの構成および動作を説明する。
【0004】
図5は、5個の共振型DC/DC変換回路を並列に接続したDC/DCコンバータの回路図である。同図において、第1の共振型DC/DC変換回路(以下、第1のDC/DCと省略する)は、入力側直流電源とインダクタL11との間にスイッチSW1が設けられ、インダクタL11の出力はダイオードD11のアノードに接続されている。ダイオードD11のカソードはインダクタL12に接続されるとともに、コンデンサCおよびダイオードD21を介して接地されている。そして、インダクタL11とコンデンサCによってLC共振を行う。
【0005】
第2〜第5の共振型DC/DC変換回路(以下、それぞれ第2〜第5のDC/DCと省略する)は、上記第1のDC/DCと同じ構成である。そして、第1〜第5のDC/DCの各インダクタL21〜L25の出力側が互いに接続されて共通出力となっている。共通出力は、コンデンサCを介して接地されている。
【0006】
次に、上記構成の共振型DC/DCコンバータの動作を説明する。まず、スイッチSW1をオン状態にすると、入力側直流電源からインダクタL11を介して供給される電流がコンデンサCに蓄積され、その電位が上昇する。その後、スイッチSW1をオフ状態にすると、コンデンサCに蓄積された電荷はダイオードD11に遮られているためにインダクタL11へ逆流することはなく、出力電圧として消費され、その電位が徐々に低下していく。
【0007】
以上の動作は、第2〜第5のDC/DCにおいても同じである。そして、各第1〜第5のDC/DCの出力は、それぞれインダクタL21〜L25とコンデンサCから構成されるフィルタによって平均化され、直流電圧として出力される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第1〜第5のDC/DCのスイッチSW1〜5のスイッチング動作は、その制御を簡単にするために、各スイッチSW1〜5が同時にオン状態となるように制御しても直流電圧を得ることができる。しかしながら、第1〜第5のDC/DCから位相のそろった電圧波形が出力されると、出力波形のリップルが大きくなり、平滑化のためのフィルタのコンデンサの容量を大きくしなければならないという問題が生じる。
【0009】
この問題を解決するために、例えば、図6に示すようなタイミングで、スイッチSW1〜5のスイッチング状態を制御することが考えられる。すなわち、同図で例では、1周期を12.5μ秒、各スイッチSW1〜5のオン状態の時間を4μ秒とし、スイッチSW1→SW2→SW3→SW4→SW5→SW1の順番でそれらスイッチSW1〜5がオン状態となるように制御している。そして、任意のスイッチがオン状態となる期間と、その任意のスイッチの次のタイミングでオン状態となるスイッチのオン状態の期間とが重なる期間(この例では、1.5μ秒)を設け、常に少なくとも1つのスイッチがオン状態になるように制御する。このように、上述のような2つのスイッチのオン状態が重なる期間を設けることによって、並列接続された共振型DC/DCコンバータの出力電圧が連続的になるので、その出力側においてリップルを吸収するための上記フィルタへの負担が軽くなり、そのコンデンサを小型化したり、コンデンサの発熱を抑えることを可能にしている。
【0010】
しかしながら、一般に、DC/DCコンバータの全体構成を小型化したいという要求があり、そのために第1〜第5のDC/DCを互いに出来るだけ近接させて設計をするので、上述のように、2つのスイッチが同時にオン状態となる期間が存在すると、それら2つのスイッチによって動作を制御される2つのDC/DC変換回路が、互いに影響を及ぼしあってしまう。例えば、スイッチSW1およびSW2が同時にオン状態となると、インダクタL11およびL12によって生成される磁束が互いに干渉しあい、それらインダクタL11とL12とが結合してトランス状態となるので、それらインダクタL11およびL12を流れる電流の波形が乱れる。インダクタL11およびL12を流れる電流の波形を図7を参照しながら説明する。
【0011】
図7において、第1と第2のDC/DCとの間での相互作用がないと仮定したときのインダクタL11およびL12に流れる電流IR1,IR2の波形を実線で示す。この場合、電流IR1,IR2の波形は正弦半波である。
【0012】
ところが、実際は、同図に破線で示すように、電流IR1の正弦半波の立下りが緩やかになり、また、電流IR2の正弦半波の立上りも緩やかになる。このため、スイッチングロスが発生し、熱に変換される電力が増加する。したがって、DC/DCコンバータとして所望の電圧を得るためには、入力電流を増加させることになり、変換効率が悪化してしまうという問題がある。
【0013】
このような問題は、上記並列接続された共振型DC/DCコンバータに限ったものではなく、複数の回路を近接させて配置し、それら回路の動作状態による影響が隣接する回路に及ぶような構成の場合、考慮しなければならない。
【0014】
本発明は、上記課題を解決するものであり、複数の電力回路から成る電力回路における各回路間の相互作用を低下させることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の電力回路は、それぞれがインダクタンス素子を含む5個以上の電力回路を備え、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となるように、それら5個以上の電力回路を切り替えながら且つその切替え時に2以上の電力回路のオン状態の期間が互いに重複するように制御される構成である。そして、上記5個以上の電力回路の中の互いに隣接する電力回路を同時にオン状態としないように動作する。
【0016】
本発明の請求項2に記載の電力回路は、それぞれがインダクタンス素子を含む5個以上の電力回路および制御回路を備え、上記制御回路が上記5個以上の電力回路のオン・オフ状態を制御することによって、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となる構成である。そして、上記制御回路が、上記5個以上の電力回路を切り替えながら且つその切替え時に2以上の電力回路のオン状態の期間が互いに重複するように制御する際に、それら5個以上の電力回路の中の互いに隣接する電力回路を同時にオン状態としないように制御する。
【0017】
本発明の請求項3に記載の電力回路は、それぞれがインダクタンス素子を含み所定の順番に並べられて配置された5個以上の電力回路および制御回路を備え、該制御回路が上記5個以上の電力回路のオン・オフ状態を制御することによって、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となる構成である。そして、上記制御回路は、上記5個以上の電力回路の中の第1の電力回路を第1の期間オン状態にし、上記第1の電力回路から少なくとも1つのオフ状態の電力回路を跨いだ位置に配置されている第2の電力回路を上記第1の期間に一部が重複する第2の期間オン状態にする制御を行う。
【0018】
なお、上記電力回路において、上記5個以上の電力回路を互いに磁気的に遮蔽する遮蔽板を設けるようにしてもよい。また、上記5個以上の電力回路は、それぞれDC/DC変換回路であってもよい。
【0019】
上記請求項1〜4において、上記各複数の電力回路をDC/DC変換回路として構成することによってDC/DCコンバータを構成する。
【0020】
本発明の電力回路は、5個以上の電力回路を切り替えながら且つその切替え時に2以上の電力回路のオン状態の期間が互いに重複するように制御される構成において、互いに隣接する電力回路が同時にオン状態とならないようにしたので、連続した出力電力を得ながら、互いに隣接する電力回路が同時にオン状態となることによって発生する相互作用が小さくなる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の電力回路の一実施例の共振型DC/DCコンバータの回路図である。同図において、従来の技術として説明した図5で使用した符号と同じ符号は、同一の素子を示す。また、図1において、それぞれ第1〜第5の共振型DC/DC変換回路(以下、それぞれ第1〜第5のDC/DCと省略する)の入力側にコンデンサC11〜C15を設けているが、これらコンデンサC11〜C15は、図5では省略したものである。したがって、図1に示す共振型DC/DCコンバータの回路構成は図5を用いて説明した通りであり、ここでは省略する。また、ここでは、第1〜第5のDC/DCが、各請求項に記載の複数の電力回路に対応する。
【0022】
上記共振型DC/DCコンバータは、第1〜第5のDC/DCを電気的に並列接続することによって構成しているが、それらの物理的な配置は、その番号の順番(1、2、3、4、5)に一列に並べられている。
【0023】
また、各第1〜第5のDC/DCの動作は、図5を用いて説明した動作と同じであり、各スイッチSW1〜SW5がそれぞれ12.5μ秒ごとに4μ秒間だけオン状態となるように制御される。この制御は、図2に示す制御回路によって実行される。
【0024】
図2は、上記共振型DC/DCコンバータの各スイッチSW1〜SW5のオン・オフ状態を制御する制御回路である。カウンタ10は、デコーダ機能が内蔵されたジョンソン・カウンタであり、クロック信号が入力される毎に、出力1→出力2→出力3→出力4→出力5→出力1という順番でサイクリックにパルスを出力する。ここでは、カウンタ10に入力されるクロックの周期は2.5μ秒である。
【0025】
カウンタ10の出力1〜出力5から出力されるパルス信号は、それぞれパルス幅調整回路11−1〜11−5に入力される。パルス幅調整回路11−1〜11−5は、例えばワンショット・マルチバイブレータであり、入力パルス信号の立上り(または、立下り)のタイミングで4μ秒のパルス幅を有する信号を出力する。
【0026】
パルス幅調整回路11−1〜11−5が出力する信号は、それぞれ、スイッチSW1,SW4,SW2,SW5,SW3を制御する。スイッチSW1〜SW5をトランジスタとすると、パルス幅調整回路11−1〜11−5が出力する信号は、それらトランジスタのベースに入力される。この信号によって、各スイッチSW1〜SW5は、12.5μ秒周期において、4μ秒のオン状態と8.5μ秒のオフ状態とを繰り返す。
【0027】
図3は、スイッチSW1〜SW5のオン・オフ状態を説明するタイムチャートである。同図に示すように、上記制御回路が出力する信号によって各スイッチSW1〜SW5のオン・オフ状態を制御すると、スイッチSW1のオン状態の期間と重複するオン状態の期間を有するスイッチは、スイッチSW3およびスイッチSW4である。以下では、各スイッチSW1〜SW5がオン状態のとき、それぞれ対応する第1〜第5のDC/DCがオン状態であるという表現を用いる。
【0028】
ここで、第1のDC/DCと第3のDC/DCとは互いに隣接しておらず、また第1のDC/DCと第4のDC/DCも互いに隣接していない。したがって、第1および第3のDC/DC(または、第1および第4のDC/DC)が同時にオン状態になり、それぞれインダクタL11およびL13(または、インダクタL11およびL14)に同時に電流が流れても、それらインダクタ間は所定間隔以上(少なくとも、1つのDC/DC変換回路を跨ぐだけの距離)隔てられているので、それらインダクタが生成する磁束による相互の影響は非常に小さくなる。
【0029】
このため、スイッチSW1およびSW3(または、スイッチSW4)がオン状態の期間にインダクタL11およびL13(または、インダクタL14)に流れる電流の波形はほぼ正弦半波となり、スイッチングロスが減少し、DC/DC変換の効率が向上する。
【0030】
同様に、第2〜第5のDC/DCのそれぞれにおいても、任意のDC/DC変換回路がオン状態となっている期間に、それと重複するようにオン状態となる他のDC/DC変換回路は、上記任意のDC/DC変換回路とは隣接していないDC/DC変換回路である。したがって、上述の制御回路が出力する信号を用いて各スイッチSW1〜SW5のオン・オフ状態を制御すると、第1〜第5のDC/DCのなかの少なくとも1つのDC/DC変換回路をオン状態として動作させながら、互いに隣接するDC/DC変換回路どうしを同時にオン状態にさせないように動作させることができる。この結果、第1〜第5のDC/DCのそれぞれにおいてスイッチングロスが減少し、共振型DC/DCコンバータ全体でDC/DC変換の効率が向上する。
【0031】
なお、パルス幅調整回路11−1〜11−5と各スイッチSW1〜SW5との接続関係は、図2に示したパターンに限定されず、互いに隣接するDC/DC変換回路どうしを同時にオン状態にさせないように動作させる接続関係であればよく、例えば、パルス幅調整回路11−1〜11−5の出力をそれぞれスイッチSW1,SW3,SW5,SW2,SW4に入力するようにしてもよい。
【0032】
また、上記実施例では、5個のDC/DC変換回路を並列に接続した構成であるが、5個以上であれば任意の数のDC/DC変換回路から成る構成とすることができる。
【0033】
上述の実施例では、スイッチングのタイミングを制御することによって、隣接するDC/DC変換回路のインダクタに同時に電流が流れた場合の相互作用を防ぐ構成であるが、他の構成としては、図4に示すように、遮蔽板を用いる方法が考えられる。この場合、各インダクタL11〜L15に電流が流れたときに発生する磁束が他のインダクタへ到達しないように、各インダクタL11〜L15の間を互いに遮るように、遮蔽板20を共振型DC/DCコンバータが形成されている基板21に取り付ける。遮蔽板20は、例えば、ケイ素鋼板である。この構成においても、各インダクタL11〜L15間の相互作用を低下させることができる。
【0034】
図1に戻る。コンデンサC11〜C15は、それぞれ第1〜第5のDC/DCへ供給する電荷を一時的に蓄積する。たとえば、第1のDC/DCにおいて、スイッチSW1がオフ状態にときにコンデンサC11に電荷が蓄積されてその電位が上昇する。そして、スイッチSW1がオン状態になるとその電荷がインダクタL11を介して流れる。このとき、もしスイッチSW1およびSW2が同時にオン状態になったとすると、コンデンサC11とC12との間の配線は短いので、コンデンサC11とC12の電位が互いに影響を及ぼしあい、インダクタL11またはL12に流れる電流が乱れる恐れがある。しかしながら、この実施例の共振型DC/DCコンバータでは、隣接するDC/DC変換回路どうしが同時にオン状態になることがないので、このような問題は発生せず、各インダクタL11〜L15を介して流れる電流は安定し、安定したDC/DC変換を行うことができる。
【0035】
また、上述のようなスイッチングのタイミングを制御することによる効果は、フィルタに対しても表れる。図1の例では、上記制御により、各インダクタL21〜L25間の相互作用が小さくなり、安定した平滑化が期待できる。この場合、それぞれインダクタL21〜L25を含む複数のフィルタが、各請求項の複数の電力回路に相当する。
【0036】
このように、上述のようなスイッチSW1〜SW5のオン・オフ状態のタイミング制御は、隣接するDC/DC変換回路のインダクタの相互作用を防ぐだけでなく、隣接する回路が同時にオン状態になることによって発生する相互作用を防ぐ点において有効である。換言すれば、複数の回路を並べて配置し、常にそれら回路のうち少なくとも1つがオン状態(動作状態)であるような集積回路であって、互いに隣接する回路どうしが同時にオン状態になった場合に相互作用を発生する構成において、上記実施例で示したタイミング制御は、その相互作用を低下させるために有効である。
【0037】
【発明の効果】
複数の電力回路からなる電力回路において、互いに隣接する電力回路が同時にオン状態になることを防ぐので、各電力回路間の相互作用を低下させることができる。
【0038】
特に、複数のDC/DC変換回路を接続して構成したDC/DCコンバータにおいて、隣接するDC/DC変換回路が同時にオン状態にならないようにしたので、それら隣接するDC/DC変換回路がそれぞれ有するインダクタ間の相互作用が減少し、スイッチングロスが低下するので、変換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例のDC/DCコンバータの回路図である。
【図2】上記DC/DCコンバータのスイッチング動作を制御する制御回路のブロック図である。
【図3】上記DC/DCコンバータの各DC/DC変換回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図4】本発明のDC/DCコンバータの各DC/DC変換回路の間に設ける遮蔽板を示す模式図である。
【図5】複数のDC/DC変換回路が並列接続されたDC/DCコンバータの一例を示す回路図である。
【図6】従来技術における各DC/DC変換回路の動作を説明するタイムチャートである。
【図7】従来技術における電流波形の乱れを説明する図である。
【符号の説明】
SW1〜SW5 スイッチ
11〜L15 インダクタ(共振用)
11〜D15 ダイオード
〜C コンデンサ(共振用)
21〜D25 ダイオード
21〜L25 インダクタ
コンデンサ
11〜C15 コンデンサ
10 カウンタ
11−1〜11−5 パルス幅調整回路
20 遮蔽板
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a power circuit including a plurality of power circuits, and more particularly to a DC / DC converter including a plurality of DC / DC conversion circuits.
[0002]
[Prior art]
Many attempts have been made to obtain effects such as higher speed and larger capacity by connecting a plurality of circuits in parallel and appropriately controlling the operation of each circuit. For example, a circuit is known in which a plurality of DC / DC conversion circuits are connected in parallel, and the output of each DC / DC conversion circuit is averaged to extract a large-capacity DC voltage.
[0003]
The DC / DC converter is desired to have a high conversion efficiency with little loss during conversion, but a resonance type DC / DC converter is known as one form for realizing the high efficiency. The configuration and operation of a resonant DC / DC converter connected in parallel as a large capacity and high efficiency DC / DC converter will be described below.
[0004]
FIG. 5 is a circuit diagram of a DC / DC converter in which five resonant DC / DC conversion circuits are connected in parallel. In the figure, the first resonance type DC / DC converter circuit (hereinafter, abbreviated as a first DC / DC), the switch SW1 is provided between the input-side DC power supply and the inductor L 11, the inductor L 11 the output of which is connected to the anode of the diode D 11. With the cathode of the diode D 11 is connected to the inductor L 12, it is grounded via a capacitor C 1 and diode D 21. Then, the LC resonance by the inductor L 11 and capacitor C 1.
[0005]
The second to fifth resonance type DC / DC conversion circuits (hereinafter abbreviated as second to fifth DC / DC, respectively) have the same configuration as the first DC / DC. Then, the output side of the inductor L 21 ~L 25 of the first to fifth DC / DC is in the common output is connected to one another. Common output is grounded via the capacitor C 0.
[0006]
Next, the operation of the resonant DC / DC converter having the above configuration will be described. First, when the switch SW1 in the ON state, the current supplied through the inductor L 11 from the input-side DC power stored in the capacitor C 1, the potential rises. Thereafter, when the switch SW1 in the OFF state, the charge accumulated in the capacitor C 1 is not able to flow back to the inductor L 11 because it is blocked by the diode D 11, it is consumed as the output voltage, gradually its potential It goes down.
[0007]
The above operation is the same in the second to fifth DC / DC. Then, the outputs of the first to fifth DC / DCs are averaged by a filter composed of inductors L 21 to L 25 and a capacitor C 0 and output as a DC voltage.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to simplify the control of the switching operations of the first to fifth DC / DC switches SW1 to SW5, the DC voltage is not applied even if the switches SW1 to SW5 are controlled to be turned on simultaneously. Can be obtained. However, when a voltage waveform with the same phase is output from the first to fifth DC / DC, the ripple of the output waveform increases, and the capacitance of the filter capacitor for smoothing must be increased. Occurs.
[0009]
In order to solve this problem, for example, it is conceivable to control the switching states of the switches SW1 to SW5 at the timing shown in FIG. That is, in the example shown in the figure, one cycle is set to 12.5 μsec, the on-state time of each switch SW1 to SW5 is set to 4 μsec, and the switches SW1 to SW1 in the order of the switches SW1, SW2, SW3, SW4, SW5, and SW1 Control 5 is turned on. Then, a period (1.5 μsec in this example) where a period in which an arbitrary switch is turned on and an on-state period in which the switch is turned on at the next timing of the arbitrary switch is provided is always provided. Control is performed so that at least one switch is turned on. As described above, by providing a period in which the ON state of the two switches overlaps as described above, the output voltage of the resonant DC / DC converter connected in parallel becomes continuous, so that the ripple is absorbed on the output side. Therefore, the burden on the filter is reduced, and it is possible to reduce the size of the capacitor and suppress the heat generation of the capacitor.
[0010]
However, in general, there is a demand for downsizing the entire configuration of the DC / DC converter, and for this purpose, the first to fifth DC / DCs are designed as close as possible to each other. If there is a period in which the switches are turned on at the same time, the two DC / DC conversion circuits whose operations are controlled by these two switches influence each other. For example, when the switches SW1 and SW2 are turned on at the same time, the magnetic flux generated by the inductor L 11 and L 12 mutually interfere with each other, since the they inductor L 11 and L 12 is trance attached, they inductor L waveform of the current flowing through the 11 and L 12 is disturbed. The waveform of the current flowing through the inductors L 11 and L 12 will be described with reference to FIG.
[0011]
In FIG. 7, the waveforms of the currents I R1 and I R2 flowing in the inductors L 11 and L 12 when it is assumed that there is no interaction between the first and second DC / DC are indicated by solid lines. In this case, the waveforms of the currents I R1 and I R2 are half sine waves.
[0012]
However, in practice, as indicated by a broken line in the figure, the falling of the half sine wave of the current I R1 becomes gentle, and the rising of the half sine wave of the current I R2 also becomes gentle. For this reason, a switching loss occurs and the electric power converted into heat increases. Therefore, in order to obtain a desired voltage as the DC / DC converter, there is a problem that the input current is increased and the conversion efficiency is deteriorated.
[0013]
Such a problem is not limited to the resonant DC / DC converters connected in parallel, but a configuration in which a plurality of circuits are arranged close to each other and the influence of the operation state of these circuits extends to adjacent circuits. Must be considered.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to reduce the interaction between circuits in a power circuit composed of a plurality of power circuits.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Power circuit according to claim 1 of the present invention, each equipped with five or more power circuit including the inductance element, so as to always be at least one of the on-state among those five or more of the power circuits, they The configuration is such that five or more power circuits are switched, and at the time of switching, the on-state periods of the two or more power circuits are controlled to overlap each other. Then, the power circuits adjacent to each other among the five or more power circuits operate so as not to be turned on at the same time.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power circuit including five or more power circuits and control circuits each including an inductance element, and the control circuit controls an on / off state of the five or more power circuits. Therefore, at least one of the five or more power circuits is always in an on state. When the control circuit switches the five or more power circuits and controls the ON state periods of the two or more power circuits to overlap each other at the time of switching, the five or more power circuits Are controlled so as not to simultaneously turn on power circuits adjacent to each other.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power circuit including five or more power circuits and control circuits each including an inductance element and arranged in a predetermined order, and the control circuit includes the five or more power circuits . By controlling the on / off state of the power circuit, at least one of the five or more power circuits is always in the on state. The control circuit is configured to turn on a first power circuit among the five or more power circuits for a first period and straddle at least one off-state power circuit from the first power circuit. The second power circuit arranged in the second period is controlled to be in an on state for a second period partially overlapping with the first period.
[0018]
In the power circuit, a shielding plate that magnetically shields the five or more power circuits from each other may be provided. Further, each of the five or more power circuits may be a DC / DC conversion circuit.
[0019]
In the first to fourth aspects, a DC / DC converter is configured by configuring each of the plurality of power circuits as a DC / DC conversion circuit.
[0020]
The power circuit of the present invention is configured such that two or more power circuits are controlled so that the on-state periods of two or more power circuits overlap each other while switching five or more power circuits. Since the on-state is not turned on, the interaction generated when the adjacent power circuits are turned on at the same time while obtaining continuous output power is reduced.
[0021]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of a resonant DC / DC converter of an embodiment of a power circuit according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those used in FIG. 5 described as the prior art indicate the same elements. Further, in FIG. 1, capacitors C 11 to C 15 are provided on the input side of the first to fifth resonance type DC / DC conversion circuits (hereinafter abbreviated as first to fifth DC / DC, respectively). However, these capacitors C 11 to C 15 are omitted in FIG. Therefore, the circuit configuration of the resonant DC / DC converter shown in FIG. 1 is as described with reference to FIG. 5 and is omitted here. Moreover, 1st-5th DC / DC respond | corresponds to the some power circuit as described in each claim here.
[0022]
The resonant DC / DC converter is configured by electrically connecting the first to fifth DC / DCs in parallel, but their physical arrangement is in the order of their numbers (1, 2, 3, 4, 5).
[0023]
The operations of the first to fifth DC / DC are the same as those described with reference to FIG. 5, and the switches SW1 to SW5 are turned on for 4 μsec every 12.5 μsec. Controlled. This control is executed by the control circuit shown in FIG.
[0024]
FIG. 2 is a control circuit for controlling the on / off states of the switches SW1 to SW5 of the resonant DC / DC converter. The counter 10 is a Johnson counter with a built-in decoder function. Each time a clock signal is input, the counter 10 cyclically pulses in the order of output 1 → output 2 → output 3 → output 4 → output 5 → output 1. Output. Here, the period of the clock input to the counter 10 is 2.5 μsec.
[0025]
Pulse signals output from the outputs 1 to 5 of the counter 10 are input to the pulse width adjusting circuits 11-1 to 11-5, respectively. The pulse width adjusting circuits 11-1 to 11-5 are, for example, one-shot multivibrators, and output a signal having a pulse width of 4 μs at the rising (or falling) timing of the input pulse signal.
[0026]
The signals output from the pulse width adjustment circuits 11-1 to 11-5 control the switches SW1, SW4, SW2, SW5, and SW3, respectively. When the switches SW1 to SW5 are transistors, signals output from the pulse width adjustment circuits 11-1 to 11-5 are input to the bases of the transistors. With this signal, each of the switches SW1 to SW5 repeats an on state of 4 μsec and an off state of 8.5 μsec in a 12.5 μsec cycle.
[0027]
FIG. 3 is a time chart for explaining the on / off states of the switches SW1 to SW5. As shown in the figure, when the on / off state of each of the switches SW1 to SW5 is controlled by the signal output from the control circuit, the switch having the on-state period overlapping the on-state period of the switch SW1 is the switch SW3. And a switch SW4. Hereinafter, the expression that the corresponding first to fifth DC / DCs are in the on state when the switches SW1 to SW5 are in the on state is used.
[0028]
Here, the first DC / DC and the third DC / DC are not adjacent to each other, and the first DC / DC and the fourth DC / DC are not adjacent to each other. Accordingly, the first and third DC / DCs (or the first and fourth DC / DCs) are simultaneously turned on, and the inductors L 11 and L 13 (or the inductors L 11 and L 14 ) are simultaneously turned on, respectively. Even when a current flows, the inductors are separated by a predetermined distance or more (at least a distance that crosses over one DC / DC conversion circuit), so the mutual influence due to the magnetic flux generated by these inductors is very small. .
[0029]
For this reason, the waveform of the current flowing through the inductors L 11 and L 13 (or the inductor L 14 ) during the period in which the switches SW1 and SW3 (or the switch SW4) are on is substantially a sine half wave, and the switching loss is reduced. The efficiency of DC / DC conversion is improved.
[0030]
Similarly, in each of the second to fifth DC / DCs, another DC / DC conversion circuit that is turned on so as to overlap with any DC / DC conversion circuit in a period in which it is turned on. Is a DC / DC conversion circuit that is not adjacent to the arbitrary DC / DC conversion circuit. Therefore, when the on / off state of each of the switches SW1 to SW5 is controlled using the signal output from the control circuit, at least one DC / DC conversion circuit among the first to fifth DC / DCs is turned on. The DC / DC conversion circuits adjacent to each other can be operated so as not to be turned on at the same time. As a result, the switching loss is reduced in each of the first to fifth DC / DCs, and the efficiency of the DC / DC conversion is improved in the entire resonant DC / DC converter.
[0031]
The connection relationship between the pulse width adjusting circuits 11-1 to 11-5 and the switches SW1 to SW5 is not limited to the pattern shown in FIG. 2, and the DC / DC conversion circuits adjacent to each other are simultaneously turned on. For example, the outputs of the pulse width adjustment circuits 11-1 to 11-5 may be input to the switches SW1, SW3, SW5, SW2, and SW4, respectively.
[0032]
In the above embodiment, the five DC / DC conversion circuits are connected in parallel. However, the number of DC / DC conversion circuits may be any number as long as the number is five or more.
[0033]
In the above-described embodiment, the switching timing is controlled to prevent an interaction when a current flows simultaneously in the inductor of the adjacent DC / DC conversion circuit. As another configuration, FIG. As shown, a method using a shielding plate is conceivable. In this case, the shielding plate 20 is resonated so that the magnetic flux generated when a current flows through each of the inductors L 11 to L 15 does not reach the other inductors so that the inductors L 11 to L 15 are shielded from each other. It attaches to the board | substrate 21 in which the type | mold DC / DC converter is formed. The shielding plate 20 is, for example, a silicon steel plate. Also in this configuration, the interaction between the inductors L 11 to L 15 can be reduced.
[0034]
Returning to FIG. Capacitors C 11 to C 15 temporarily store electric charges to be supplied to the first to fifth DC / DC, respectively. For example, in the first DC / DC, the charge in the capacitor C 11 is accumulated the potential rises when the switch SW1 is turned off. Then, the switch SW1 is turned on when the charge flows through the inductor L 11. At this time, if the switches SW1 and SW2 are turned on at the same time, since the short wiring between the capacitor C 11 and C 12, mutually affect the potential of the capacitor C 11 and C 12 to each other, the inductor L 11 or there is a possibility that current is disturbed flowing to L 12. However, in the resonance type DC / DC converter of this embodiment, since adjacent DC / DC conversion circuits are not simultaneously turned on, such a problem does not occur, and each of the inductors L 11 to L 15 is not connected. The current flowing therethrough is stable, and stable DC / DC conversion can be performed.
[0035]
Further, the effect of controlling the switching timing as described above also appears for the filter. In the example of FIG. 1, the interaction between the inductors L 21 to L 25 is reduced by the above control, and stable smoothing can be expected. In this case, the plurality of filters each including the inductors L 21 to L 25 correspond to a plurality of power circuits in each claim.
[0036]
As described above, the timing control of the on / off states of the switches SW1 to SW5 as described above not only prevents the interaction of the inductors of the adjacent DC / DC conversion circuits, but also causes the adjacent circuits to be simultaneously turned on. It is effective in preventing the interaction generated by. In other words, an integrated circuit in which a plurality of circuits are arranged side by side and at least one of the circuits is always in an on state (operating state), and adjacent circuits are simultaneously in an on state. In the configuration that generates the interaction, the timing control shown in the above embodiment is effective for reducing the interaction.
[0037]
【The invention's effect】
In a power circuit composed of a plurality of power circuits, the adjacent power circuits are prevented from being turned on at the same time, so that the interaction between the power circuits can be reduced.
[0038]
In particular, in a DC / DC converter configured by connecting a plurality of DC / DC conversion circuits, the adjacent DC / DC conversion circuits are prevented from being turned on at the same time. Since the interaction between the inductors is reduced and the switching loss is reduced, the conversion efficiency is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a DC / DC converter of an example of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a control circuit that controls the switching operation of the DC / DC converter.
FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of each DC / DC conversion circuit of the DC / DC converter.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a shielding plate provided between each DC / DC conversion circuit of the DC / DC converter of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a DC / DC converter in which a plurality of DC / DC conversion circuits are connected in parallel.
FIG. 6 is a time chart for explaining the operation of each DC / DC conversion circuit in the prior art.
FIG. 7 is a diagram for explaining disturbance of a current waveform in the prior art.
[Explanation of symbols]
SW1~SW5 switch L 11 ~L 15 inductor (resonance)
D 11 to D 15 diodes C 1 -C 5 capacitor (resonant)
D 21 to D 25 Diode L 21 to L 25 Inductor C 0 Capacitor C 11 to C 15 Capacitor 10 Counter 11-1 to 11-5 Pulse width adjustment circuit 20 Shielding plate

Claims (5)

それぞれがインダクタンス素子を含む5個以上の電力回路を備え、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となるように、それら5個以上の電力回路を切り替えながら且つその切替え時に2以上の電力回路のオン状態の期間が互いに重複するように制御される電力回路において、
上記5個以上の電力回路の中の互いに隣接する電力回路を同時にオン状態としないことを特徴とする電力回路。
Each includes five or more power circuit including the inductance element, so as to always be at least one of the on-state among those five or more of the power circuit, while switching them five or more of the power circuits and at the time of switching In a power circuit that is controlled so that the on-state periods of two or more power circuits overlap each other,
A power circuit characterized in that power circuits adjacent to each other among the five or more power circuits are not simultaneously turned on.
それぞれがインダクタンス素子を含む5個以上の電力回路および制御回路を備え、上記制御回路が上記5個以上の電力回路のオン・オフ状態を制御することによって、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となる電力回路において、
上記制御回路が、上記5個以上の電力回路を切り替えながら且つその切替え時に2以上の電力回路のオン状態の期間が互いに重複するように制御する際に、それら5個以上の電力回路の中の互いに隣接する電力回路を同時にオン状態としないように制御することを特徴とする電力回路。
Each includes five or more power and control circuits including the inductance element, by the control circuit controls the on and off states of the five or more of the power circuits, always among those five or more power circuit In a power circuit in which at least one of is turned on,
When the control circuit switches between the five or more power circuits and controls the on-state periods of the two or more power circuits to overlap each other at the time of the switching, the control circuit includes the five or more power circuits. A power circuit, wherein power circuits adjacent to each other are controlled so as not to be turned on simultaneously.
それぞれがインダクタンス素子を含み所定の順番に並べられて配置された5個以上の電力回路および制御回路を備え、該制御回路が上記5個以上の電力回路のオン・オフ状態を制御することによって、常にそれら5個以上の電力回路の中の少なくとも1つがオン状態となる電力回路において、
上記制御回路は、上記5個以上の電力回路の中の第1の電力回路を第1の期間オン状態にし、上記第1の電力回路から少なくとも1つのオフ状態の電力回路を跨いだ位置に配置されている第2の電力回路を上記第1の期間に一部が重複する第2の期間オン状態にする制御を行うことを特徴とする電力回路。
Each including five or more power circuits and control circuits arranged in a predetermined order including inductance elements, and the control circuit controls on / off states of the five or more power circuits, In a power circuit in which at least one of the five or more power circuits is always on,
The control circuit is configured to turn on a first power circuit among the five or more power circuits for a first period, and to dispose at least one off-state power circuit from the first power circuit. The power circuit is controlled to turn on the second power circuit that is turned on for a second period that partially overlaps the first period.
上記5個以上の電力回路を互いに磁気的に遮蔽する遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項1、2または3に記載の電力回路。4. The power circuit according to claim 1, 2 or 3, further comprising a shielding plate that magnetically shields the five or more power circuits from each other. 上記5個以上の電力回路が、それぞれDC/DC変換回路であることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の電力回路。 5. The power circuit according to claim 1, wherein the five or more power circuits are each a DC / DC conversion circuit.
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